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概要
3D打印不再只是一個概念。如今，許多企業正在憑借這項技術提升競爭力。越來越多的業內人士帶著設備、軟件、材料涌入市場。如何在其中突破重圍并不簡單。因此，我們在這里匯總了一些購置工業級打印機的注意事項，探討與工業級3D打印相關的普遍技術，我們將在每一類型中推薦至少一款3D打印機，供您參考。
涉及3D打印機
12款
包含打印技術類型
6類
構建體積范圍
3,000 cm2 - 250萬 cm2
3D打印技術的出現
新設備采用新材料，支持自動化操作，削減成本，處理速度快，加快了增材制造技術的廣泛應用。
不久前，3D打印（3DP）、增材制造（AM）幾乎只用于原型設計，它們被認為有潛力改變未來。但是，技術發展速度之快，使之不再只是發展的方向或藍圖，也不是行業發展中所謂的下一場革命。新設備采用新材料，支持自動化操作，削減成本，處理速度快，這一切都加快了增材制造技術在航空航天、汽車、醫療保險、牙科、珠寶等行業的廣泛應用。
安永會計事務所2019年的一份報告顯示，一半受訪企業預計他們將在2022年使用增材制造技術制造產品。事實上，早在2022年前，不少企業就已實現。舉個身邊真實的例子：全球供應鏈受到新冠疫情嚴重影響，許多醫院不得不尋求當地3D打印供應商，來滿足個人防護裝備的需求。
如果未來屬于3D打印，那可以說，未來早已悄然而至。
為何選擇3D打印？
和注塑成型、研磨、數控銑削等傳統工藝相比，3D打印給企業帶來了很多優勢。3D打印機可以生產幾何復雜但通常沒有結構弱點的整件物體，可避免接頭和密封面常常發生泄露或機械故障的情況。
3D打印機可以生產復雜零件，規避傳統方法的設計限制，同時節省工具、加工、組裝的時間和成本。
對企業而言，一體成型的零件生產技術可以為其節省工具、加工、組裝零件產生的時間和金錢成本。換句話說，3D打印機可以不受任何傳統工藝中的設計限制，完成內容定制，同時，也沒有短期生產成本，或使用傳統方式時出現的產品設計改動問題。
穿梭于琳瑯滿目的3D市場
雖然我們已經取得了長足的發展，但是行業尚未完全成熟。許多企業從事的仍是增材制造工作。從業者始終不斷創新，把技術方法帶向充滿活力、不斷發展的市場上。因此，我們看到市場上有豐富多彩的技術和材料，但與此同時，市場分散也意味著讓人沒有方向。
若您正在考慮投資增材制造解決方案，希望本文能為您提供更多信息視角。首先，本文將簡要介紹選購產品時需要注意的幾個方面，隨后，我們介紹工業級3D打印市場上的幾項主流技術。在每類技術下，我們將介紹至少一款打印機，并討論其特點，包括能力、精度、材料特性等幾方面。
要點
增材制造已迅速發展成為行業不可或缺的組成部分。但是，飛速發展的后果就是市場分散，難以分辨。
買還是不買？
購買工業級3D打印機前，請首先考慮以下幾方面：
全新3D打印機將主要解決哪些重要的業務問題？
沒有一臺萬能的3D打印機可以解決一切問題。3D打印方法多種多樣，首先必須明確這項技術要幫您達到何種目的，再計算投資回報率。這一般取決于您打印所需的材料或復合材料是否多樣，對打印成品有哪些機械性能要求，以及一臺設備是否能滿足您的所有需求。
是否已準備好采用企業內部AM戰略？
有時，外包3D打印服務成本低于購置自己的工業級3D打印機。如果您需要3D打印的大部分零件可以通過一臺打印機完成，那么，購置一臺設備或許是更明智的選擇。您只需確保打印的尺寸符合需求，硬度、彈性、延展度等材料特性符合打印機要求，以及安裝打印所需的基礎設施完善（電源、空間、通風等）。
然而，如果您需要不同的打印材料，對零件性能有多種要求，那么或許可以考慮外包3D打印服務，直接按要求打印所需部件。當然，您也可以兩種方式強強聯合，企業內部解決常見場景，其余部分走外包渠道。
打印機運行費用有多少？
一旦確定哪種技術符合需求后，您還需計算設備運行維護的總成本。除了購置設備的費用外，還需考慮打印耗材以及它們的成本和獲取難度。此外，設備可能還會涉及其他運營成本，例如安全設備、通風、管道等基礎設施，后期處理也可能涉及時間和人力。當然，您還要考慮操作打印機是否需要專業技能？企業現有員工是否可以操作？或許從長遠來看，各種開銷讓人望而卻步，無法大規模采用這項技術。
要點
工業級3D打印機的總成本可能很高。在正式行動前，建議對比替代方案，確保做出正確選擇。或許外包3D打印服務更合適。
工業級3D打印機類型
常用的工業級金屬3D打印設備基于選擇性激光熔融（SLM）技術。還有些設備采用燒結技術，這是一種與熔化類似的過程，但是材料被加壓并加熱到足以凝固但又不至于液化的溫度。采用這些技術的打印設備，其基本工作原理如下：
軟件將3D模型切分成平面，3D打印機根據切分平面打印成品。打印時，3D打印熱床上會被噴上一層特殊粉料，隨后，激光束根據所用技術熔化或燒結3D部件的每層平面。
一層平面完成后，熱床降低，涂鋪系統會在底板噴上一層新的粉料。然后，不斷重復激光束的熔化或燒結，新的一層平面將立即粘附在上方一層。
大多數金屬打印機使用激光或電子束將粉料層燒結或熔化成完整的3D物體。
電子束粉料床融合（EBM）打印機的工作原理類似，但采用的不是激光束，而是電子束來熔化（而非燒結）粉料。這個過程會更快，但會犧牲一些精度。
打印過程仍然需要熔化或燒結每一層，降低粉料床，并重復這個過程，直到形成完整物體。
選擇性激光熔融（SLM）打印機
EOS M400
EOS的DMLS打印機打印速度可達7.0米/秒，可用材料包括適合高溫場景的鎳合金。
德國制造商EOS有一款高端直接金屬激光燒結成型（DMLS）打印機，共有兩個版本。您可購買采用1000瓦激光器的EOS M400，也可選擇EOS M400-4，該系統使用400瓦激光器，以強化粉料的融合，改善物體表面的光潔度。
兩種版本的構建體積都可達400 × 400 × 400毫米，足以應對大部分工業場景。兩者的掃描速度高達7米/秒。M400的焦點直徑約為90微米，而M400-4的焦點直徑略高，約為100微米。
EOS設備支持多種材料，其中包括適合高溫場景的鎳合金，用于醫療等領域成像設備的純鎢合金，用于熱交換器的銅、貴金屬和其他用于多種行業的高性能合金。
EOS還提供了一套軟件應用，可用來創建或調整CAD數據參數，監控生產，提供控制面板監控整個打印區，并發送有關打印任務、打印機狀態的通知。
EOSPrint 2就是其中一款軟件，可為您優化打印相關指標，例如構建速度、表面質量、參數等，確保打印任務順利完成。
EOS還有其他專門用途的解決方案，如用于質控的EOState Monitoring，支持物聯網連接的EOSConnect Core，還有可監控整個EOS打印機網絡的Connect MachinePark。
DMP Factory 500
3D Systems的直接金屬打印機共有5個同時運作的模塊，以縮短等待時間，提高打印效率。
3D Systems直接金屬打印機（DMP）Factory 500被譽為AM世界的變革者，談到金屬3D打印機時，絕對不能錯過這一款。打印機采用模塊化設計，使用者可選擇符合要求的設置。
模塊化設計也意味著，不同模塊可以同時運行，而使用非模塊化設備時，必須先等當前的打印任務完成后，才能開始下一個打印任務。所以，打印、除粉、回收材料、準備新打印可以同時進行，大幅縮短等待時間，降低成本，提高效率。
這套打印設備共有5個功能特定的模塊：
打印模塊（PTM）；粉料管理模塊（PMM）清除工件粉料，自動回收未用粉料；可拆式打印模塊（RPM）將成形平臺和粉料與大氣隔離，可以在打印機與粉料管理模塊之間移動；運輸模塊（TRM），可在打印機和粉料管理模塊之間運輸可拆式打印模塊；緩存模塊，可以在打印任務的流程之間暫時存放可拆式打印模塊。
Factory 500構建體積高達500 × 500 × 500毫米，比EOS M400大了很多，配置三支500瓦激光器。
就軟件而言，3D Systems推出了3Dxpert，提供了從設計到后期處理整個3D打印流程所需的工具。軟件包含了與價位相符的所有功能。您可通過軟件設置打印板，生成支持結構，調整打印參數，使用構建模擬功能觀察熱應力參數等，以便在實際打印前進行必要的調整。
LASERTEC 6600 DED混合系統
DMG Mori設備可以在同一臺設備上完成增減材制造。
DMG Mori提供一系列混合設備，同時支持增減材制造。這些設備可以在同一臺設備上，同時進行焊接和銑削，既能制造又能修復金屬部件。
LASERTEC 6600 DED混合系統是該品牌的明星產品之一。該產品設計源于銑削-車削中心NT6600 DCG。DMG Mori在這基礎上安裝了增材制造（AM）單元，可使用定向能沉積，這種工藝通過激光熔化金屬粉料層。
LASERTEC 6600 DED混合系統構建體積為1040 × 610 × 3890毫米，非常適合原型設計、小批量生產單模零件、制造形狀復雜的零件。
P-50
Desktop Metal還有P-50打印機，據Desktop Metal估計，和部分激光粉料床熔融技術相比，這款設備可以讓金屬3D打印流程提速100倍，將單個零件的成本降低至傳統生產技術相當的水準。
P-50采用單程噴射技術，構建體積為490 × 380 × 260毫米，支持雙向打印，1200 dpi打印分辨率。
要點
如想購買SLM金屬打印機，那么增材制造領域的兩大知名品牌3D Systems和EOS都有不錯的產品。當然，根據您的使用場景，激光熔覆、單程噴射等技術也同樣值得考慮。
選擇性激光燒結（SLS）打印機
EOS P810
P810可制作阻燃抗紫外線零件。這款打印機主要服務于航空航天領域。
P810是一款由EOS和波音聯手設計的雙激光SLS打印機。這臺打印機只能使用一種名為HT-23的材料，因此成為了航空航天領域高性能部件生產的定向解決方案。當然，其他領域的應用場景亦可使用這款打印機。
HT-23是一種含有23%碳纖維的材料，具有阻燃和抗紫外線的特性，符合航空標準FAR 25.853和消防標準EN 45545。換句話說，P810可以打印出輕質、高強度、耐高溫的物體。這些可替代碳纖維層壓部件，也能替換鋁制部件。
P810構建體積為700 × 380 × 380毫米，采用兩支70瓦激光器，材料刷新率為40%，構建速度為2.7升/時，包裝密度為5%。這些因素都有助于減少生產時間和單個零件的生產成本。
HT1001P
華曙的HT1001P采用模塊化設計，包括裝載、構建、冷卻、分離站，支持連續生產，減少停機時間。
HT1001P是由華曙高科研發的聚合物激光燒結系統。華曙稱之為連續增材制造（CAMS）解決方案。該系統采用模塊化設計，包括裝載、構建、冷卻、分離站。HT1001P的設計是為了支持連續的生產周期，確保每次構建的時間間隔短，同時這還是一款易于自動化的解決方案，可輕松集成其他現成的生產配置。
HT1001P構建體積為1,000 × 500 × 450毫米， 100瓦雙系統激光器，掃描速度高達15.2米/秒，閉環粉料處理系統能將未使用的粉料自動退回至供應處。
該系統由公司軟件BuildStar和MakeStar支持，提供開放機器關鍵參數、實時構建參數修改、三維可視化、診斷等諸多功能。
光固化（SLA）打印機
ProX 950
ProX950是一臺大尺寸SLA打印機，適合一次性生產大型物體，且表面處理得當。
SLA打印機以高品質表面處理著稱，精度高，能處理各種塑料材料。大尺寸構建能力是這款產品的另一項優點。3D Systems公司一直是3D打印技術的先驅，他們必然有一款符合這些標準的優秀設備。
ProX 950是一款大尺寸SLA打印機，構建體積高達1,500 × 750 × 550毫米，非常出色。也就是說，這臺打印機可以一次性打印汽車儀表盤。此外，該設備支持不同類型的樹脂，可產生不同機械特性。
就軟件而言，3D Sprint的軟件包可支持從CAD數據到3D打印的完整流程，包括準備CAD和多邊形數據，管理3D打印流程，不僅包括SLA打印機，還包括3D Systems旗下采用其他技術的打印機（CJP、DLP、MJP和SLS）。
數字光處理打印機
Figure 4打印機
Figure 4 Production本質上是小型DLP獨立陣列式打印機，專門用來大批量打印小型部件。
3D Systems的Figure 4 Production是一款旨在讓產量大的工業級DLP打印機。DLP技術與SLA類似，區別在于DLP通過投影儀來固化整個樹脂層，而非單一光束。
根據Figure 4 Production網頁信息，這款打印機能使用各類工業、牙科或定制材料，每年產量可達100多萬件。其構建體積為124.8 × 70.2 × 346毫米，基本上可視作一個小型的DLP獨立陣列式打印機。
如果您想擴大小型部件的產量，那么Figure 4 Production就是一個很好的選擇。它和ProX950這類大尺寸3D打印機不同。正如制造商所說，該設備擅長快速迭代、大規模定制、橋梁預制、小批量生產。
與ProX 950類似，Figure 4 Production采用公司3D Sprint軟件進行文件準備和制造，同時也能利用3D Connect完成云端集成。
連續液體界面制造技術（CLIP）
另一項值得關注的樹脂技術是連續液體界面制造技術（CLIP）。Carbon公司數字光合成技術正是基于這一技術研發的。該工藝采用數字光投影和透氧光學器件，快速制造具有機械特性的耐用部件，分辨率高，表面處理具有樹脂打印的典型特征。
Carbon的L1是一款大尺寸3D打印機，構建體積為400 × 250 × 460毫米。Carbon公司提供具有不同特性的各類材料，包括高彈性、生物相容性、耐熱性、高強度等。豐富的材料加上大體積打印能力，使其成為阿迪達斯這類國際知名品牌青睞的選擇。
要點
3D Systems是研發SLA打印技術的公司之一，是DLP等樹脂變體技術3D打印機領域的領先品牌。如需大批量生產耐用終端部件，Carbon創新型L1 3D打印機非常值得一試。
MultiJet（MJP）打印機
ProJet MJP 2500系列
ProJet MJP 2500系列打印機（MJP 2500W、2500和2500 Plus）使用不同材料打印蠟質模型、工程設計、硬質塑料。
在三維掃描儀方面，我們再次看到了3D Systems在增材治療領域的領先水平。MultiJet是一種噴墨打印技術，通過打印頭將樹脂或鑄蠟等打印材料噴射至構建平臺。安裝在打印頭上的紫外線燈來回移動，對材料進行選擇性固化，并完成每一層的固化。
ProJet MJP 2500系列（MJP 2500W、2500和2500 Plus）能使用不同材料打印蠟質模型、工程設計、硬質塑料。打印機的構建體積為294 × 211 × 144毫米，因此非常適合珠寶和牙科應用。
與3D Systems一些產品類似，這些打印機同樣使用公司軟件3D Sprint進行文件準備和制造，并通過3D Connect完成云端集成。
彩色打印機
J55 Prime
J55 Prime可以生成包括潘通色號在內的超過64萬種不同組合。
在一類3D打印機——彩色打印機市場中，Stratasys占據了重要的一席之地。這些打印機通常無法為工程應用制作出強度達標的零件，所以它們一般更常用于教育、玩具、彩色原型設計中。同樣，由于這些設備能使用全彩、剛性或透明材料、彈性柔性材料、數字ABS等完成構建，因此在功能型原型設計方面，這款打印機有很好的發展前景。
J55 Prime構建體積為140 × 200 × 187毫米，共有5個材料傳輸通道，一個固定打印頭，一個旋轉構建平臺。據Stratasys稱，該設備可以生成包括潘通色號在內的超過64萬種不同組合，且工藝安靜，沒有異味。
軟件方面，Stratasys推出了GrabCAD Print軟件。這款軟件同樣包含了從CAD設計、渲染到3D打印全過程的相關功能。GrabCAD Print支持常見文件格式，如3MF、OBJ、STP等等。可導出的文件格式包括STEP (.stp)、IGES (.igs)、STL (.stl)、ACIS (.sat)、JT (.jt)和VRML (.wrl)。
ProJet CJP X60系列
ProJet 860Pro是一款全CMYK 3D打印機，帶有多個打印頭，可打印各種顏色和漸變色。
3D Systems的X60系列包含了一系列彩色3D打印機，能以一系列豐富的色彩完成高質量構建。這些打印機適合不同行業不同規模的組織。教育機構、建筑公司、消費品生產商、媒體娛樂公司都能使用這些設備來制作教育模型，進行原型設計說明設計意圖，或向客戶展示零件成品外觀。
ProJet 860Pro是一款全CMYK 3D打印機，構建體積為508 × 381 × 229毫米，配備多個打印頭，可打印各種顏色和漸變色，還能水平或垂直嵌套零件。
結論
曾被認為屬于未來的增材制造技術，如今早已到來。這項技術的優勢正在不同行業的不同工藝中不斷顯現。但是，增材制造依然是一個相對分散的市場，讓人難以找到方向。如果您想選購一臺工業級3D打印機，請務必首先考慮您的采購決定是否能滿足您的需要。如仍需采購，那在熟悉了解的過程中請基于不同技術，對比多種不同選擇。
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